QuTech laat spins springen tussen quantumdots

In een zomerse beeldspraak presenteert QuTech nieuw onderzoeksresultaat als sprongen van de ene trampoline naar de volgende. QuTech is het instituut van TU Delft en TNO voor de ontwikkeling van de quantumcomputer. In werkelijkheid gaat het nieuws niet over atletische medewerkers, maar over spins die van het ene quantumbit (kortweg: qubit) overspringen naar een ander.

Het bijzondere is dat de fragiele quantumtoestand van de spin, drager van de quantuminformatie, bij die sprong (vrijwel) ongemoeid blijft. Soms blijkt een spin tijdens de sprong ook een draai te maken – het persbericht spreekt over een salto. Vooral bij qubits in het halfgeleidermateriaal germanium bleek dat het geval.

De onderzoekers hebben het over ‘registers’ waarbinnen spins verplaatst worden. In de (klassieke) informatica zijn registers kleine geheugeneenheden waarbinnen data tijdelijk worden opgeslagen voor de verwerking door een processor als instructie of berekening.

Analoog daaraan zou verplaatsing van spins binnen registers de basis zijn voor logische operaties door een quantumcomputer, schreven theoretici in 1998. Maar tot nu toe bleef de experimentele bevestiging uit omdat de technologie ontbrak. Met twee artikelen, in Nature en Science, hebben QuTech onderzoekers nu laten zien dat ze spins inderdaad kunnen laten springen (‘hoppen’) van het ene qubit naar een andere met behoud van hun quantumtoestand.

“Ik ben trots op al het teamwerk” vat QuTech hoofdonderzoeker Menno Veldhorst samen. “In een tijdsbestek van een jaar werd de observatie van qubitrotaties als gevolg van hopping een hulpmiddel dat door de hele groep werd gebruikt. Wij geloven dat het voor de werking van toekomstige quantumcomputers van cruciaal belang is om efficiënte regelschema’s te ontwikkelen, en deze nieuwe aanpak (het overspringen van spins tussen qubits, red.) is veelbelovend.”